噪声量子通道中相干分数的催化增强及严格非相干操作的刻画

在实际量子信息处理任务中,量子态不可避免地会受到环境噪声影响,导致退相干现象和有用量子资源的退化。作为多种量子协议重要品质指标的相干分数,在噪声信道作用后可能出现显著下降。这种退化会导致实际应用中的性能表现不尽如人意。本工作研究了是否可以利用催化作用对输入态进行预处理,以增强量子信道输出态的相干分数。具体而言,该团队探究了当使用经过预处理的态ρs'(而非原始态ρs)作为量子信道Λ的输入时,能否使输出态Λ(ρs')的相干分数超过Λ(ρs)的相干分数。研究人员分析了实现这种提升所需满足的条件,并将该方案应用于相位判别任务以展示其实际应用价值。此外,该工作还为非相干态保持的完全正定保迹映射ℰ建立了一个充要条件,证明其属于严格非相干操作(SIO)的特殊类型。这一特征描述为理解SIO提供了新的结构视角,阐明了其在相干调控中的作用。相关结果为噪声量子过程中的相干性保持与增强提供了实用指导,对现实条件下量子信息协议的优化具有潜在价值。研究团队还提供了数值算例来佐证理论结论。
作者单位: VIP可见
页数/图表: 登录可见
提交arXiv: 2026-04-27 10:24

量科快讯